Влияние глубины залегания пород

Глубина залегания пород L оказывает косвенное влияние и непосредственное влияние на механические свойства горных пород. С ростом глубины увеличиваются температура, давление, изменяются параметры режимов бурения. Все это приводит к изменению механических свойств горных пород и буримости в условиях забоя.

С изменением глубины залегания горных пород необходимо применение соответствующих типоразмеров долот и забойных двигателей.

Испытания образцов горных пород, взятых с различных глубин, в атмосферных условиях не дают каких-либо закономерностей изменения механических свойств горных пород. Однако установлено, что с увеличением глубины бурения буримость пород ухудшается.

Существует ряд зависимостей, определяющих механические свойства различных горных пород в зависимости от глубины их залегания.

Например, В. С. Федоров критическое напряжение горных пород в зависимости от s_L выражает формулой:

s_L = s₀ + gL

где s₀ - критическое напряжение породы на дневной поверхности.

По Ф. А. Аскерову твердость, предел текучести и модуль упругости пород при вдавливании штампа в зависимости от можно выразить уравнением:

;

где П - один из указанных показателей механических свойств;

М - максимальное значение данного показателя, которое он может принять;

m - минимальное значение данного показателя (на поверхности);

Б, В - параметры, характеризующие данный показатель, зависящие от возраста стратиграфического подразделения и от площади бурения.

Ряд зависимостей для глинистых пород получен Т. Г. Фараджевым:

Е = 2900 + 5,4L; s_р = 8,3 + 0,01L;

Р₀ = 8,5 + 0,00455L; s_сж = 82 + 0,0534L;

,

где Е (кг/см²) - модуль Юнга;

Р₀ (кг/мм²) - предел текучести;

К_н - коэффициент пластичности при вдавливании штампа;

s_р (кг/см²) - прочность горных пород при разрыве;

s_сж (кг/см²) - прочность горных пород при сжатии.

Из приведенных формул видно, что механические свойства в зависимости от глубины залегания имеют, в основном, линейный характер. Эти формулы дают лишь общее представление об изменении механических свойств горных пород с глубиной залегания, так как на механические свойства горных пород, кроме глубины залегания, влияют и другие забойные факторы, которые необходимо рассматривать в комплексе с глубиной залегания.